[信息与通信]模拟量温度测控系统设计论文.doc

第一章 绪 论 1．1 课题分析 毕业设计的课题为“模拟温度量及并行数字钟”，顾名思义就是实现对实时时间与温度的显示与控制，保证显示时间的准确快捷。 这次毕业设计的着手点在“模拟量”和“并行”上，所以选择合适的模/数转换器和并行时钟芯片是致关重要的，设计中我分别选用了ADC0809芯片和DS12887并行时钟芯片来实现模/数转换功能和并行功能。设计的最终目的是实现显示，我用18个LED数码显示管分别来显示年、月、日、时、分、星期、温度。当时间显示有误时用熊猫彩电的红外遥控器YKQ—9进行实时时间的修改，但温度是不可以修改的。 1．2 软件设计的工作步骤 1）温度采样 因为要显示温度，所以首先的把温度采集进来。设计采集电路，用模/数转换器进行A/D转换成5V以内的电压，以适合单片机用。这部分的软件主要是CPU怎样控制模数转换器把模拟量转换为数字量。 2）并行时钟的实现 本部分主要知道CPU怎样从并行时钟芯片中读取时间，及利用遥控器怎样修改发生错误的实时时间。要了解并行时钟芯片和遥控器。 3）温度及实时时间的静态显示 这部分是我的最终目的。 4）程序汇编及调试 这部分就要检测我的软件设计的对不对，合不合理。 1．3 课题的应用范围 模拟温度量及并行数字时钟在日常生活中应用极为广范，比如在展览厅、酒店大厅墙上悬挂的LED数码显示屏；树立在街头的噪音分贝检测屏，它们的工作原理都与我们课题设计的原理相似。 第二章 硬件设计 2．1 硬件设计的简介 本次毕业设计主要是利用AT89C52单片机作为中央处理器，再扩展一系列其他功能模块芯片。主要包括采集环境温度的多个DS12887并行数字温度传感器、采集实时时间的并行时钟电路、用于修改实时时间的红外遥控器电路以及显示环境温度与实时时间的数码显示电路。其硬件结构如下图所示： 2．2设计原理电路图 2．3 硬件设计综述 本电路设计主要是由中央处理器、并行时钟、温度及时间显示装置和温度采样电路构成。根据课题及要求可以把硬件设计分成三部分：温度、时间和显示。温度是由AD590感应外界温度产生电流，我们通过把这电流转成电压、调零、放大、反相得到0～～片内的Flash ROM。该芯片具有如下功能：有1个专用的键盘/显示接口；有1个全双工异步串行通信接口；有2个16位定时/计数器。 有40个引脚32个外部双向输入/输出（I/O）端口同时内含2个外中断口2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。μS。 第三章 温度采样系统的软件设计 3．1 原理简介 因为要显示温度，所以首先要把温度采集进来。设计采集电路，用并行时钟芯片进行A/D转换成5V以内的电压，以适合单片机用。这部分的软件主要是CPU怎样控制并行时钟芯片把模拟量转换为数字量。 3．1．1 AD590的相关知识 AD590是实现测量温度关键部分。如果没有AD590对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。 AD590输出信号大，与温度有较好的线性关系，使用方便、测温精度高。其精度经过激光平衡调整，校正准确可达正负0.5℃，全温区范围线性可达正负0.3℃（AD590M）。输出量为电流型 ，其灵敏度为1uA/℃，即温度每变化1℃，其输出电流变化1uA；还具有绝对零度时输出电压为零的特性，即以热力学温标零点做为零输出点，因此在0℃时其输出电流为273uA。AD590（如图3-1）将温度信号转化成电流信号，其输出的电流值与绝对温度相对应。经电流电压转换电路，转换成相应的电压信号，再经减法器电路取出与摄氏温度值所对应的电压值，最后经A/D转换器转换后送液晶显示器显示，显示出来的数值即为所测的摄氏温度值。温度检测电路是将温度信号转化为电流信号，再转化为相应的电压信号以便测量。 图3-1 AD590 AD590的右边部分是一个K=1的跟随器，N点的电位即为‘6’点的输出电压。AD590的阻抗转换是输入电阻大输出，因而可以稳定输入使得输出电压稳定。因而不需要温度补偿和专门的线性电路。由于AD590上诉独特的优点，使它在温度测控方面得到了广泛的应用。 3.1.2 0～～ -25℃～+55℃，因此可以计算出输出电压的变化范围： -25℃时： UN=U6=（0.273-0.025）mA*2K=0.496V +55℃时： UN=U6=（0.273+0.055）mA*2K=0.656V 电压的变化幅度： UW=0.656V-0.496V=0.16V 而我们所用的是0～5V的电压，所以需要设计运算放大电路。 放大倍数为：K=5V/